HULLADÉKOK ÉS KEZELÉSÜK
4.1 4.2
Inkontinencia-hulladék kezelésének ökológiai mérlege Tárgyszavak: egészségügyi papírtermék; hulladékhasznosítás; égetés.
Az egészségügyi papírtermékek, köztük az inkontinens személyeket segítő, az exkrementumokat abszorbeáló betétek, lepedők és ágyhuzatok, a mai társadalom meghatározó „tartozékai”. Az utóbbiakból álló hulladék mennyisége az emberiség átlagéletkorának emelkedésével nő, az inkontinenciában szenvedők lakossági arányát pl. Németországban már ma is 5%-ra becsülik. Az említett egészségügyi eszközöket főként kórházak, öregotthonok és egyéb karitatív ápoló és befogadó intézmények használják. Hulladékuk lényegében − cellulózszálakból, − műanyagokból (kissűrűségű polietilén, polipropilén), − szuperabszorpciós polimerből (SAP), valamint − az elnyelt vizeletből és fekáliából áll. Mennyisége Németországban eléri az évi kb. 200 000 tonnát. Háztartási vagy a háztartási jellegű hulladékkal együtt gyűjtik és kezelik. Újrahasznosító eljárás Az eredetileg kanadai Knowaste BV-cég ezt a speciális hulladékot (pelenkákkal együtt) a hollandiai Arnheimben, 1999-ben felállított üzemében szabadalmaztatott eljárásával dolgozza fel (Inkontinenz-System-Abfall RecyclingAnlage, IRA). Az üzemben értékesítés céljából szétválasztják, megtisztítják és higienizálják a fenti frakciókat, évi 700 000 t kapacitással. Ehhez a hasznosításban részt vevő intézményekben az inkontinenciahulladékot külön műanyag zsákokban konténerekbe dobják, ahonnan hetenként szállítják Arnheimbe. Itt zúzás, majd pépesítés után víz hozzáadásával elkülönítik és perecetsavval fertőtlenítik a műanyagokat. A műanyag frakciók tisztítva és bálákká sajtolva várják a szállítást az energetikai vagy másodnyersanyagként való értékesítés helyére.
A megmaradt szitán átszűrt pépből sók pelyhesítő hatására kinyerhetővé válik a szuperelnyelő polimer. Egy következő, ciklonból, szitákból és mosókból álló rendszer megtisztítja (a maradék SAP-tól is) a cellulózfrakciót, amely megszárítva és szintén préselt formában kerül kereskedelmi forgalomba. A vízszükségletet körárammal és többszöri hasznosítással, tisztító egységek közbeiktatásával csökkentik. A pépesítőből származó szennyvízből, pelyhesítőszerrel, lúggal és enzimekkel végzett kezelés után levált iszapot megszárítják és elégetve hasznosítják. Az üzemi vízkörnek csak egy részáramát vezetik egy közeli biológiai szennyvíztisztítóba. Az új német hulladéktörvény A Knowaste BV cég németországi megtelepedési tervei kapcsán tisztázni kellett a viszonylag új eljárás „jogszabályi környezetét” az 1996 óta hatályos körfolyamat-gazdálkodást előíró, és ennek „alapelveit” és a vele járó „alapvető kötelességeket” rögzítő német hulladéktörvény tükrében (Kreislaufwirtschaftsund Abfallgesetz, KrW-AbfG). A törvény az alábbi fontos definíciókat tartalmazza: − A hulladékok elsősorban kerülendők, ill. mennyiségük csökkentendő vagy káros voltuk mérséklendő. − A hulladékok másodsorban a) anyagi minőségükben vagy b) energia termelésére hasznosítandók. Az egyes törvénycikkek azonban tág értelmezési lehetőséget hagynak a konkrét eljárásokra vonatkozólag. Ilyen pl. a hulladékkezelési alternatíva közül az „inkább környezetkímélő” minősítés, amely szerint a fenti rangsor nem érvényes, ha a hulladék eltávolítása környezeti szempontból kedvezőbb, mint képződésének megelőzése. Valamely hulladék eltávolítandónak vagy hasznosítandónak minősítésekor az is eldől, hogy hulladékot termelő fordulhat-e hulladékkezelő közhatósághoz, intézményhez vagy kisipari egységhez. Amennyiben ti. a hulladék hasznosítandónak minősül, akkor „tulajdonosa” saját felelősségére kezeli. A Knowaste BV németországi üzemengedélyhez be kellett bizonyítani, hogy a hulladékot anyagában hasznosító eljárása megfelel a törvényesen előírt, vagyis az eltávolításnál környezetkímélő megoldásnak. Ez azért is nagy jelentőségű, mert a cég az inkontinencia-hulladékért erős versenyben van a hulladékégetőkkel. Ökológiai tanulmány és mérleg készítése Ezért a Knowaste BV 2000-ben megbízta a környezeti kérdésekben (is) illetékes Fraunhofer Intézetet a kérdéses hulladék két kezelési alternatívájára ökológiai mérleg elkészítésével, vagyis a Knowaste-féle recycling és az elége
tés összehasonlításával. A kérdés az alapvető fizikai mutatót tekintve egyszerűen eldőlt: a kezeletlen inkontinencia-hulladék 7453 kJ/kg-os fűtőértéke jóval kisebb az energetikai hasznosítás törvényes határértékénél: 11 000 kJ/kg-nál. A hulladékkezelési eljárások környezettel való összeegyeztethetőségének értékelésére viszont nincsenek sem ilyen egyszerű, sem az idézett törvényben foglalt vagy abból levezethető kritériumok. Az egyetlen elfogadott szabályozó az 14040-től 14043-ig terjedő DIN EN ISO-szabványsorozatban definiált „Termék-ökomérleg”, de ez is csak korlátozottan alkalmazható, mert a hulladékgazdaságban nem „termékek”, hanem „kezelendő hulladékok” összehasonlításáról van szó. A vizsgálattal megbízott intézet az ökológiai mérleget a környezet terhelése és tehermentesítése közötti különbség alapján vonta meg, vagyis az egyes részanyagáramok feldolgozásával és hasznosításával elért tehermentesítést jóváírták és kivonták a terhelésből. E két tényező megítélési kritériumai a KrW-AbfG szerint − a várható káros kibocsátások, − a természeti erőforrások kímélése, − a szükséges, ill. a nyerhető energia és − ártalmas anyagok feldúsulása a hasznosítandó hulladékban vagy a belőle nyert termékekben. Ugyancsak a törvény alapján az ökológiai mérleghez az alábbi hatáskategóriákat választották: − erőforrások, ezen belül − energiahordozók, − nem-energiahordozók, − víz, − lerakott hulladék, − értékesített hulladék; − energiafelhasználás; − üvegházhatás-keltő; − eutrofizálási és − savasodási potenciál. Az ökomérlegbe bevontak minden logisztikai és technológiai folyamatot a hulladék keletkezésétől az értékesítésig, ezeket részletesen modellezték és környezetterhelésük szerint súlyozták. A viszonyítási tömegegységek és a rendszerhatárok definiálása Az összehasonlítás egységei − a hulladék anyagában való hasznosítására: 1 t külön gyűjtött, − az elégetésre: a háztartási jellegű intézményi hulladékban levő 1 t inkontinencia-hulladék.
A viszonyítási tömegegység összetételét, hasonlóképpen az inkontinencia-hulladék alsó fűtőértéket részben a gyártótól származó, részben külső laboratóriumtól megrendelt elemzés eredményének, valamint a szennyvíztisztító adatainak sztöchimetriai alapú egybevetésével határozták meg (1. táblázat). 1. táblázat A mérlegképzés viszonyítási egységének összetétele, %(m/m) Anyagi összetétel, %(m/m)
Elemi összetétel, %(m/m) H2O
63,13
Hamu
0,70
20,79
S
0,10
Műanyagok (LDPE/PP)
7,77
Cl
0,17
Műszálak
2,64
N
0,64
Papírrostok
Víz
63,18
SAP Egyéb Összesen
O (víz és hamu nélkül)
11,87
1,57
C
20,20
4,06
H (víz és hamu nélkül)
100,00
3,14 100,00
Az összehasonlított alternatíva ökológiai mérlegében vizsgált szakaszok: I. – gyűjtés, feldolgozás, hasznosítás, ill. II. – gyűjtés, kezelés, eltávolítás az alábbi részműveleteket foglalják magukba: − gyűjtés: a hulladék szorosan vett összegyűjtésén kívül átrakodások és elszállítás a kezelés, ill. feldolgozás helyére, − feldolgozás/kezelés: Knowaste-technológia, ill. elégetés energetikai hasznosítással, − utólagos folyamatok, jóváírás: a feldolgozott, kezelt anyagok előkészítése és továbbítása a mindenkori hasznosításhoz, ill. eltávolításhoz, jóváírások olyan termékekért, amelyek a hulladék hasznosítása révén pótolhatók, s nem kell őket friss alapanyagból előállítani. A fenti szakaszok részeredményeit összefoglalták a két alternatíva anyag- és energiamérlegében, s ezt kiegészítve a szükséges segéd- és üzemanyagok előállítására, valamint a szekunder energiára vonatkozó mutatókkal átszámították őket „elemi folyamatmérlegre”. Az ebben a szereplő adatok közvetlenül befolyásolják a környezetet, tehát felhasználhatók ökológiai értékeléshez (1. ábra).
kezelendő hulladék
természetes készletek
víz
kumulált energiafelhasználás
begyűjtés, kitermelés
begyűjtés, kitermelés
begyűjtés, kitermelés
feldolgozás, kezelés
előzetes folyamatok
utánkapcsolt folyamatok
jóváírás
jóváírás
kibocsátás
lerakott hulladék
kibocsátás
1. ábra Az elemi anyagmérleg síkján végzett vizsgálat keretei
A vizsgált hulladékhasznosítás modellezése Az ökológiai mérleghez kifejlesztett modell a Németországban a hulladékgazdálkodást szolgáló logisztika és műszaki apparátus adatait képezi le, az adott esetben tartalmazza az inkontinencia-hulladék − országos külön gyűjtését, − a hollandiai IRA-hoz való szállításának előkészítését (átrakás, csomagolás stb.) − magát a szállítást, valamint − a szállítmány fogadásának műveleteit az IRA-nál. A modellezéshez az intézet kutatói részben a Knowaste BV-cég adatait, részben saját matematikai modelljüket használták fel. Ezekből meghatározták − a gyűjtésenkénti és körzetenkénti úthosszakat, valamint − az egy körzetre és egy évre jutó gyűjtések számát és az átlagos szállítási úthosszat. A számításokat külön kellett elvégezni, majd súlyozva átlagolni a gyűjtésbe bevont, sűrűn lakott Észak-Rajna–Vesztfália tartományra, amely a hulladék 70%-átadja, tehát sűrűbb gyűjtőjáratokat igényel, és a 30%-ot adó, több tartományt felölelő „délnémet” régióra. A modellezési eredmények egyben a mérleg-szoftver bemeneti paraméterei.
Mivel az alkalmazott Umberto-szoftver nem terjed ki a gyűjtött és szállított hulladék átrakási műveleteire, ezekhez is a gyűjtés és szállítás paramétereit használják fel, arra alapozva, hogy ezekben is a gyűjtő- és szállítójárművek vesznek részt. Az úthosszakat egy-egy jármű használatából és egy átrakás időigényéből számították ki, amelyek így időegyenértéknek tekintendő (2. táblázat). 2. táblázat A logisztikai igények összehasonlítása, megtett km-ek Logisztikai művelet
Hasznosítás
A hulladék átadása feldolgozásra – gyűjtés – átrakás1 – szállítás – átrakás1 Utólagos műveletek – szállítás – átrakás1
1t 103 km 17 km 263 km 17 km 0,91 t 200 km 17 km
Összesen
617 km
1
Égetés 1t 44 km 17 km – – 0,04 t 30 km 17 km 108 km
„időegyenérték”
A hollandiai üzemre (IRA) új technológiai részmodellt fejlesztettek ki, programozták és beépítették az Umberto-szoftverbe. Definiálásához olyan együtthatókat használtak, amelyek megadják egy-egy anyagáram arányát egy előzőleg megállapított be- vagy kimeneti bázis anyagáramból. Az együtthatókat aktuális termelési, elemzési és gépadatokra támaszkodó matematikai öszszefüggésekből számították ki. Az „eltávolítás” mint hulladékkezelési alternatíva modellezése Az „eltávolítás hőkezelés útján” alapvetően − a közintézményekből származó, háztartási jellegű kisipari hulladék inkontinencia-frakciójának összegyűjtéséből és − más hulladékkal való együttes, hőhasznosításos elégetéséből áll kiegészítve az előző modell ismertetésénél említett utóműveletekkel. A feldolgozó hasznosítási változattal ellentétben Németországban ennek a speciális hulladéknak az energetikai, égetéses hasznosítása nem egységesen, hanem különböző rendszerek útján történik. A modellt ezért
− a lehető legjobb logisztikából és − a lehető legjobb technológiából állították össze. Az utóbbinak a hamburgi MVB hulladékégető országszerte legjobb gyakorlatként elismert 62,5%-os energetikai hatásfokú eljárását választották. Itt az égetéssel termelt, közel teljes gőzmennyiség a távfűtést szolgálja, és nagy primerenergia-megtakarításával ökológiailag csaknem „versenyképes” a hulladék anyagában való hasznosításával. Az intézményi („kisipari”) inkontinencia-hulladék háztartási hulladékkal közös gyűjtésének modellezése a minimálisan szükséges logisztikai ráfordítás meghatározását szolgálta. A vizsgálatot célszerűnek bizonyult Észak-Rajna– Vesztfáliára és a tartományon belül is a járási jogú városokra korlátozni. A modellezés alapegysége az egy lakosra jutó évi háztartási jellegű hulladékmennyiség volt. Ennek az említett városokra nyilvántartott mennyiségéből, az egy gyűjtésre jutó mennyiségből és a gyűjtés ütemezéséből kiszámították − a gyűjtésenként megtett út hosszát egy-egy városban és − a gyűjtések éves, városonkénti számát. Ezeket az adatokat a járásokra és a tartományra vetítve megállapították a gyűjtés átlagos úthosszát. Ennek és „időegyenértékének” felhasználásával modellezték az átrakást. A szállítás modellezése helyett az égetőműnek való közvetlen átadást feltételezték. A hamburgi égetőmű Az 1994-ben létesített hamburgi szemétégető („MVB”) évi 320 000 t hulladékot dolgoz fel. Az indító fűtőanyag fűtőolaj, a levegőfölösleg 1,6-szoros. A tűztérbe bevitt ammóniaoldat nitrogénné és vízzé redukálja az égéskor keletkező nitrogén-oxidokat. Az égetés salakját mosás, zúzás, szitálás, valamint a vas- és nemvasfém részek eltávolítása, végül három havi fektetés után építőanyagként értésesítik. A füstgázban levő − a dioxinokat, furánokat és nehézfémeket, a befúvott kokszporra adszorbeáltatva és a kokszot porral együtt kiszitálva távolítják el, − a sósavat vízben feloldják, majd desztillálással betöményítik 32%-osra, − az SO2-ből mésszel, a szokásos módon, a természetben találhatónál tisztább gipsz készül. Az égetőmű üzeme szennyvízmentes. A belőle kilépő szennyező koncentrációk jóval a német immisszióvédelmi rendeletben megszabott határértékek alatt vannak. A kis fűtőértékű inkontinencia-hulladék önálló elégetése ésszerűtlen, ún. maradványhulladékkal való együttes égetésekor pedig kölcsönhatások lépnek
3. táblázat Az inkontinencia-hulladék elemi összetétele alapján készült MVB égetőművi modul bemeneti paraméterei Paraméter A frakció nedvességtartalma Hamu C-tartalom H-tartalom O-tartalom S-tartalom N-tartalom Cl-tartalom Alsó fűtőértéke CO2-emisszió
Érték % % % % % % % % kJ/kg t/t
63,18 0,70 20,20 3,14 11,87 0,10 0,64 0,17 7453 0,36
fel köztük. Az együttes égetés egységre vonatkoztatott mérlegének megvonásához az átviteli együtthatókon sztöchiometriai számításokon alapuló matematikai funkciókat definiáltak és modelleztek, az inkontinencia-hulladék frakció környezeti hatásainak meghatározásához. A számításokhoz az égetőmű 1999. évi üzemi adatait használták. Kidolgozták és programoztak egy új MVBmodult, s ezt is beépítették az Umberto-szoftverbe. Ehhez szükséges volt a frakció elemi összetételének és a CO2-kibocsátás tömegének ismerete (3. táblázat).
Eredmények, értékelés Az energetikai–ökológiai összehasonlító tanulmányt készítő intézet kutatói – tekintettel az egymással ütköző vállalati érdekekre – kiemelt figyelmet fordítottak rá, hogy a vizsgálat és az eredmények áttekinthetők és ellenőrizhetők legyenek. Az elemzések nagy részét hiteles, külső szaklaboratóriumok végezték, az ökológiai mérleget pedig, közzététele előtt szakértői véleményezésnek vetették alá. A Knowaste BV-cég recycling-eljárása az új német hulladéktörvény szellemében – amely a hulladékok termelő folyamatokba való visszaforgatását szigorú prioritásként írja elő, és az ott megadott kritériumok alapján ökológiailag kedvezőnek, emellett az elégetésnél környezetkímélőbbnek bizonyult, annak ellenére, hogy az összehasonlításban kiindulási feltételeket − az újrahasznosítási eljárás szempontjából inkább kedvezőtlennek, − az égetésre, a legkorszerűbb üzemet véve alapul, a lehető legelőnyösebbnek választották. Az ismertetett recycling az égetésnél jobb eredményt adott a vizsgált kilenc hatáskategória közül hat esetében (2. ábra). Csupán az üvegházhatást tekintve lehet látszólag előnyben részesíteni az inkontinencia-hulladék más
szeméttel való együttes elégetését. Az érzékenységelemzés viszont kimutatta, hogy cellulóz fát megtakarító visszajuttatása a termelésbe, szemben energetikai hasznosításával, az üvegházhatás-potenciál vonatkozásában is nagyobb mértékben tehermentesíti a környezetet.
többletterhelés ártalmatlanítással
többletterhelés hasznosítással IRA I: PE és PP 100%-os energetikai hasznosítása
energiahordozók
IRA II: PE és PP 50-50%-os energetikai és anyagban való hasznosítása IRA III: a műanyagok 100%-os hasznosítása anyagukban
víz
energiafelhasználás
üvegházhatás-potenciál
eutrofizálási potenciál
savasodási potenciál
-1000% -800%
-600%
-400%
-200%
0%
200%
400%
600%
800%
1000%
2. ábra A környezet többletterhelésének összehasonlítása
Piacok és érdekek A hulladékból nyert másodnyersanyagok közül a cellulóz iránt biztos a kereslet, a műanyagok piaca is alakul, amelyet támogat a szállítás, s ezzel a feldolgozóberendezések kapacitáskihasználásának folyamatossága. A megszárított iszapfrakciót energetikailag vagy cementművekben anyagában (is) lehet hasznosítani. Az inkontinencia-hulladékból származó termékek hasznosíthatóságának vitáját az ökológiai érveknél sokkal inkább sarkítják részérdekek. Erre módot
az „eltávolítandó” és az „újrahasznosítandó” hulladék törvényileg laza meghatározása ad. E bizonytalan jogi helyzet következtében nem az ökológiai szempontból legésszerűbb sorsra jutnak a hulladékgazdálkodás egyes anyagáramai, és nagy nehézségekbe ütközik az ágazat innovációinak gyakorlati megvalósítása, különösen a kis- és középméretű vállalatoknál. (Dr. Boros Tiborné) Meyer, P. B.; Meyer, P. Ö.; Neuhaus, Th.: Ökologische Bilanz der Entsorgung von Inkontinenz-System-Abfall aus öffentlichen Einrichtungen. = Müll und Abfall, 33. k. 5. sz. 2001. p. 296–302. Stuart, S.: Healthcare waste disposal in municipal incinerators. = Wastes Management, 1999. nov. p. 44–45.
